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Crescita e sostenibilità: India al bivio

Vent’anni di crescita economica hanno fatto dell’India la quinta economia mondiale. Questa crescita è legata alla maggiore disponibilità di energia elettrica, la cui produzione totale è aumentata del 40% nell’ultimo decennio.

A questo notevole aumento in termini di produzione, non corrisponde il consumo di energia pro-capite: solamente il 10% di quello dei paesi ad alto reddito. Questo spiega la necessità di colmare il gap in termini di qualità della vita e della domanda di energia associata con le economie più avanzate. Il governo indiano ha piani ambiziosi per realizzare gran parte della crescita prevista, con l’impiego di energia eolica e solare – fino a 400 GW nel 2030 – ma il carbone continuerà a giocare un ruolo fondamentale nel fornire all’India la potenza energetica per i prossimi 20 anni e oltre. Il paese dispone infatti di limitate risorse di petrolio e gas e enormi riserve di carbone, che nel 2019 assicurava ben il 72% (1135 TWh) della produzione complessiva di energia elettrica.

L’impiego di carbone in India ha prodotto l’emissione di 1,1 Gt di CO2 nel 2019 e ha inciso pesantemente sulla cattiva qualità dell’aria in alcune regioni, a causa delle emissioni di SO2, ossidi di azoto (NOx) e particolato, impattando su salute, ecologia ed economia. Una sfida chiave per il governo indiano è ridurre la combustione di carbone ad alto contenuto di ceneri (25-50%), migliorando le prestazioni degli impianti e la gestione delle emissioni.

L’aumento dell’efficienza delle centrali a carbone riduce le emissioni di CO2 per megawattora generato. In India l’efficienza media è del 35% rispetto allo stato dell’arte, che si attesta intorno al 47,5%. C’è quindi un significativo margine di miglioramento per ridurre le emissioni di CO2, combinando il revamping di vecchi impianti e la costruzione di nuove unità con tecnologie efficienti. Nell’ultimo ventennio la capacità delle centrali a carbone è più che quadruplicata: oltre i 205 Gw, con altri 33 Gw in fase di costruzione.

La prima unità supercritica (Sc) è entrata in funzione nel 2010 e da allora sono stati aggiunti altri 52 Gw di capacità supercritica. Il primo impianto ultrasupercritico (Usc) è stato commissionato nel 2019. Entro il 2023 l’India dovrebbe avere 250 Gw di capacità di generazione a carbone in funzione, di cui quasi un terzo sarà “Sc” o “Usc”. La speranza è che questa impressionante tendenza al miglioramento dell’efficienza continui. Tuttavia, i nuovi incrementi di capacità hanno superato la domanda di elettricità con conseguente decremento dell’utilizzo da circa il 70% nel 2010 al 56% nel 2019. È probabile che l’utilizzo riprenda a salire nei prossimi anni.

Significativi miglioramenti dell’efficienza delle centrali elettriche indiane possono essere raggiunti con tecnologie già disponibili ad alto rendimento e basse emissioni (le cosiddette “Hele”). L’esperienza sugli impianti esistenti ha dimostrato che sono possibili notevoli guadagni attraverso l’implementazione di sistemi di controllo dei processi più avanzati e in particolare del revamping delle turbine.

L’India ha sviluppato competenze interne con progetti Usc all’avanguardia, e ha un programma ambizioso di sviluppo della tecnologia Usc a 700°C (Ausc). Sulla base dell’esperienza in Europa e in altre regioni, la capacità di operare in modo flessibile sarà la chiave per comprendere se le centrali a carbone possano rimanere competitive in un mercato con una maggiore proporzione di energie rinnovabili.

L’introduzione nel 2015 di standard di emissione più rigorosi è stato un passo significativo nel mitigare gli inquinanti atmosferici, tra cui gli ossidi di zolfo (SOx), gli ossidi di azoto (NOx) e particolato (PM). Tuttavia, i progressi nel soddisfare questi standard, nonostante la diffusione di tecnologie di desolforazione dei gas di scarico e di controllo degli NOx, sono stati lenti.

Come unico mezzo per imporre tagli significativi alle emissioni di CO2 dei combustibili fossili, la tecnologia di cattura, stoccaggio e utilizzo della CO2 (Ccus) potrebbe rappresentare un aiuto decisivo per l’industria carbonifera indiana. La recente e rapida crescita della capacità energetica dal carbone e gli obiettivi climatici più ambiziosi rappresentano un mutamento di scenario che può rivelarsi favorevole a questa tecnologia.  Studi recenti stimano che il paese ha il potenziale per immagazzinare almeno 100 GtCO2 (90 anni di emissioni di anidride carbonica al ritmo attuale), anche senza considerare le opportunità emergenti nelle formazioni di basalto e nei giacimenti profondi di carbone. Questo studio ha mappato gli impianti di carbone dell’India rispetto alle risorse geologiche in modo da evidenziare i luoghi di stoccaggio più adatti e i gruppi di impianti per lo sviluppo a breve termine. Il finanziamento iniziale dello sviluppo delle Ccus richiederà probabilmente investimenti e sostegno internazionale, anche attraverso banche di sviluppo multilaterali e incentivi politici. Altri incentivi come i crediti d’imposta potrebbero essere necessari per sostenere ulteriormente la diffusione di questa tecnologia e la decarbonizzazione diffusa del sistema energetico.

Sulla base di un concetto sviluppato dal Niti Aayog, nel 2016 il governo indiano ha lanciato un’iniziativa nota come “The Methanol Economy”, per aumentare la produzione interna di combustibili liquidi e prodotti chimici attraverso la gassificazione del carbone nazionale. Il metanolo rappresenta un’alternativa o un supplemento ai carburanti per il trasporto, dato il suo alto valore ottanico e le basse emissioni di NOx e di particolato. Nel 2020, il Niti Aayog e il GoI hanno fissato l’obiettivo di gassificare un totale di 100 Mt di carbone entro il 2030, e manifestato l’intenzione di costruire almeno cinque impianti coal-to-methanol nel breve termine.

Il forte impulso politico e gli investimenti nella gassificazione del carbone favoriscono la diffusione delle Ccus, poiché la cattura di CO2 dagli impianti di gassificazione può essere ottenuta a costi relativamente bassi rispetto alle centrali elettriche convenzionali. La società di consulenza ingegneristica Dastur, con sede in India, ha delineato una visione per molteplici cluster di gassificazione in tutto il paese, compresa la produzione di idrogeno, metanolo, ammoniaca (utilizzando syngas proveniente dal carbone) ed energia (circa 1,5 GW di capacità basata su syngas o idrogeno per cluster). Dastur considera le Ccus essenziali per prolungare l’esistenza di questi cluster in un futuro a basse emissioni di carbonio, e propone un sistema basato sui crediti d’imposta come mezzo per sostenere la diffusione della tecnologia (Figura 1).

Figura 1. Modello di finanziamento per la gassificazione con la CCUS, sulla base di una società finanziaria per i crediti di carbonio (CCFC) con investimenti iniziali provenienti da finanziatori internazionali.

Il futuro della produzione di energia dal carbone è fondamentalmente determinato dall’aumento generale della domanda di elettricità e dall’incremento di fonti di energia non legate al carbone, destinate a crescere a scapito di quest’ultima. FDessì

CCCCIAB

FEBBRAIO 2020

Autori: Debo Adams, Toby Lockwood, Paul Baruya, Dr Malgorzata Wiatros-Motyka, Dr Qian Zhu


Attività finanziata a valere sul fondo per la ricerca di sistema elettrico PTR 2019-2021.